第⼀部分:Tomcat 系统架构与原理剖析

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b/s(浏览器/服务器模式) 浏览器是客户端(发送http请求) ———> 服务器端

第 1 节 浏览器访问服务器的流程

http请求的处理过程 image.png

image.png 注意:浏览器访问服务器使⽤的是Http协议,Http是应⽤层协议,⽤于定义数据通信的格式,具体的数 据传输使⽤的是TCP/IP协议

第 2 节 Tomcat 系统总体架构

2.1 Tomcat 请求处理⼤致过程

Tomcat是⼀个Http服务器(能够接收并且处理http请求,所以tomcat是⼀个http服务器)

我们使⽤浏览器向某⼀个⽹站发起请求,发出的是Http请求,那么在远程,Http服务器接收到这个请求 之后,会调⽤具体的程序(Java类)进⾏处理,往往不同的请求由不同的Java类完成处理。

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image.png HTTP 服务器接收到请求之后把请求交给Servlet容器来处理,Servlet 容器通过Servlet接⼝调⽤业务类。Servlet接⼝和Servlet容器这⼀整套内容叫作Servlet规范

注意:Tomcat既按照Servlet规范的要求去实现了Servlet容器,同时它也具有HTTP服务器的功能。

Tomcat的两个重要身份

1)http服务器

2)Tomcat是⼀个Servlet容器

2.2 Tomcat Servlet容器处理流程

当⽤户请求某个URL资源时

1)HTTP服务器会把请求信息使⽤ServletRequest对象封装起来

2)进⼀步去调⽤Servlet容器中某个具体的Servlet

3)在 2)中,Servlet容器拿到请求后,根据URL和Servlet的映射关系,找到相应的Servlet

4)如果Servlet还没有被加载,就⽤反射机制创建这个Servlet,并调⽤Servlet的init⽅法来完成初始化

5)接着调⽤这个具体Servlet的service⽅法来处理请求,请求处理结果使⽤ServletResponse对象封装

6)把ServletResponse对象返回给HTTP服务器,HTTP服务器会把响应发送给客户端

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2.3 Tomcat 系统总体架构

通过上⾯的讲解,我们发现tomcat有两个⾮常重要的功能需要完成

1)和客户端浏览器进⾏交互,进⾏socket通信,将字节流和Request/Response等对象进⾏转换

2)Servlet容器处理业务逻辑

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Tomcat 设计了两个核⼼组件连接器(Connector)和容器(Container)来完成 Tomcat 的两⼤核⼼ 功能。

  • 连接器,负责对外交流: 处理Socket连接,负责⽹络字节流与Request和Response对象的转化;
  • 容器,负责内部处理:加载和管理Servlet,以及具体处理Request请求;

第 3 节 Tomcat 连接器组件Coyote

3.1 Coyote 简介

Coyote 是Tomcat 中连接器的组件名称 , 是对外的接⼝。客户端通过Coyote与服务器建⽴连接、发送请 求并接受响应 。

(1)Coyote 封装了底层的⽹络通信(Socket 请求及响应处理)

(2)Coyote 使Catalina 容器(容器组件)与具体的请求协议及IO操作⽅式完全解耦

(3)Coyote 将Socket 输⼊转换封装为 Request 对象,进⼀步封装后交由Catalina 容器进⾏处理,处 理请求完成后, Catalina 通过Coyote 提供的Response 对象将结果写⼊输出流

(4)Coyote 负责的是具体协议(应⽤层)和IO(传输层)相关内容 image.png image.png Tomcat Coyote ⽀持的 IO模型与协议

Tomcat⽀持多种应⽤层协议和I/O模型,如下: image.png

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在 8.0 之前 ,Tomcat 默认采⽤的I/O⽅式为 BIO,之后改为 NIO。 ⽆论 NIO、NIO2 还是 APR, 在性 能⽅⾯均优于以往的BIO。 如果采⽤APR, 甚⾄可以达到 Apache HTTP Server 的影响性能。

3.2 Coyote 的内部组件及流程

image.png image.png Coyote 组件及作⽤ image.png

第 4 节 Tomcat Servlet 容器 Catalina

4.1 Tomcat 模块分层结构图及Catalina位置

Tomcat是⼀个由⼀系列可配置(conf/server.xml)的组件构成的Web容器,⽽Catalina是Tomcat的 servlet容器。

从另⼀个⻆度来说,Tomcat 本质上就是⼀款 Servlet 容器, 因为 Catalina 才是 Tomcat 的核⼼ , 其 他模块都是为Catalina 提供⽀撑的。 ⽐如 : 通过 Coyote 模块提供链接通信,Jasper 模块提供 JSP 引 擎,Naming 提供JNDI 服务,Juli 提供⽇志服务。 image.png

4.2 Servlet 容器 Catalina 的结构

Tomcat(我们往往有⼀个认识,Tomcat就是⼀个Catalina的实例,因为Catalina是Tomcat的核⼼)

Tomcat/Catalina实例 image.png 其实,可以认为整个Tomcat就是⼀个Catalina实例,Tomcat 启动的时候会初始化这个实例,Catalina 实例通过加载server.xml完成其他实例的创建,创建并管理⼀个Server,Server创建并管理多个服务, 每个服务⼜可以有多个Connector和⼀个Container。

⼀个Catalina实例(容器)

⼀个 Server实例(容器)

多个Service实例(容器)

每⼀个Service实例下可以有多个Connector实例和⼀个Container实例

  • Catalina

负责解析Tomcat的配置⽂件(server.xml) , 以此来创建服务器Server组件并进⾏管理

  • Server

服务器表示整个Catalina Servlet容器以及其它组件,负责组装并启动Servlaet引擎,Tomcat连接 器。Server通过实现Lifecycle接⼝,提供了⼀种优雅的启动和关闭整个系统的⽅式 Service 服务是Server内部的组件,⼀个Server包含多个Service。它将若⼲个Connector组件绑定到⼀个 Container

  • Container

容器,负责处理⽤户的servlet请求,并返回对象给web⽤户的模块

4.3 Container 组件的具体结构

Container组件下有⼏种具体的组件,分别是Engine、Host、Context和Wrapper。这4种组件(容器) 是⽗⼦关系。Tomcat通过⼀种分层的架构,使得Servlet容器具有很好的灵活性。

  • Engine 表示整个Catalina的Servlet引擎,⽤来管理多个虚拟站点,⼀个Service最多只能有⼀个Engine, 但是⼀个引擎可包含多个Host
  • Host 代表⼀个虚拟主机,或者说⼀个站点,可以给Tomcat配置多个虚拟主机地址,⽽⼀个虚拟主机下 可包含多个Context
  • Context 表示⼀个Web应⽤程序, ⼀个Web应⽤可包含多个Wrapper
  • Wrapper 表示⼀个Servlet,Wrapper 作为容器中的最底层,不能包含⼦容器 上述组件的配置其实就体现在conf/server.xml中。